Exciterat tillstånd intramolekylär protonöverföring

Excited state intramolecular proton transfer ( ESIPT ) är en process där fotoexciterade molekyler slappnar av sin energi genom tautomerisering genom överföring av protoner . Vissa typer av molekyler kan ha olika minimienergitautomerer i olika elektroniska tillstånd , och om molekylstrukturen för minimienergitautomer i exciterat tillstånd är protonöverförd geometri mellan angränsande atomer, kan protonöverföring i exciterat tillstånd inträffa. Tautomeriseringen tar ofta formen av keto-enol-tautomerism .

Karakteristisk

Eftersom en protonöverförd geometri vanligtvis endast är tautomeren med minimal energi i exciterat tillstånd och relativt instabil i grundtillståndet, kan molekyler som har ESIPT-karaktär uppvisa extraordinärt större Stokes-skift än vanliga fluorescerande molekyler, eller uppvisa dubbel fluorescens med kortare våglängd en kommer från den ursprungliga tautomeren och en längre våglängd från protonöverförd tautomer. Det finns dock några undantagsfall där ESIPT-molekyler inte har någon dubbel luminescens eller signifikant rödförskjuten emission från protonöverförd tautomer, av olika anledningar.

Hastigheten för ESIPT-processen kan sakta ner genom deuteriumsubstitution av väte som överförs i ESIPT, eftersom deuterationen endast ökar massan av det överförda avsevärt samtidigt som den inte ändrar den elektrostatiska potentialen i molekylen väsentligt. Mängden hastighetsförändringar kan dock ligga i intervallet 1~50, beroende på formen och storleken på molekylens potentiella energiytor.

Ansökan

Baserat på egenskapen att molekyler vanligtvis har extraordinärt större Stokes-skift när ESIPT inträffar, har olika applikationer utvecklats med rödskiftad fluorescens. Tillämpningar inkluderar påslagen fotoluminescenssensor , fotokromisk , oförstörande optiskt minne och material som avger vitt ljus.

Eftersom fenol inte bildar en ketal under normala förhållanden eftersom den inte tautomeriserar i någon användbar utsträckning; men under ESIPT i närvaro av en alkohol, t.ex. etylenglykol , blev det möjligt att fånga 1,4-Dioxaspiro[4.5]deka-6,8-dien [23783-59-7]. År 2020, Amit Singh et al . rapporterade en två-foton-responsiv p-hydroxifenacyl ESIPT-baserad DDS med förmåga att frigöra inkapslingar i det fototerapeutiska fönstret genom enkel taggning med en naftyldel. Den designade ESIPT-baserade DDS visade ett tvåfotonabsorptionstvärsnitt större än 20 GM och tvåfotonupptagning av 10 GM vid 700 nm. ESIPT-fenomenet ökade hastigheten för fotofrisättningen av anticancerläkemedlet med realtidsövervakning.